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Columna de Astronomía | ¿Qué tienen que ver las radiografías con los agujeros negros?

Tras el colosal choque de dos galaxias el gas y polvo actúan como un velo que oculta el crecimiento de agujeros negros supermasivos. Hoy podemos ver qué hay detrás.

29 de Marzo de 2017 | 09:12 | Por Ezequiel Treister
Por Ezequiel TreisterAcadémico del Instituto de Astrofísica de la U. Católica de Chile

Doctor en Ciencias del programa conjunto de la Universidad de Chile y Yale University. Fue investigadorpostdoctoral en el European Southern Observatory y la Universidad de Hawaii en Estados Unidos. Fue profesor de la Universidad de Concepción y es actualmente profesor asociado en el Instituto de Astrofísica de la Pontificia Universidad Católica de Chile e investigador del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA). Es presidente de la Sociedad Chilena de Astronomía (SOCHIAS).

Como presentamos hace unos meses los choques de galaxias son procesos espectaculares que pueden alterar la evolución de las involucradas. Uno de estos efectos es generar la fusión y el rápido crecimiento de los agujeros negros supermasivos que todas las galaxias albergan en su centro. En este contexto, nuestro equipo de investigación acaba de anunciar un interesante descubrimiento: la mayor parte de ese proceso de crecimiento está completamente cubierto por gigantescas nubes de gas y polvo.

Nuestro descubrimiento fue posible gracias a nuevas imágenes tomadas por el observatorio espacial NuSTAR. A pesar de ser una misión relativamente chica, para las escalas de la NASA, NuSTAR es completamente revolucionario. Es el primer observatorio que permite enfocar radiación de hasta 80 keV de energía o, en castellano, tomar las imágenes más nítidas del universo en rayos-X de altas energías. Para hacernos una idea, cuando nos tomamos una radiografía nuestro cuerpo es irradiado con emisión de energías que van entre los 20 y los 150 keV aproximadamente. Esta radiación es capaz de atravesar casi todo nuestro cuerpo hasta, finalmente, ser absorbida por el calcio en nuestros huesos. Y NuSTAR nos permite hacer básicamente los mismo con el universo.

NuSTAR es el primer instrumento capaz de enfocar estos fotones (partículas de luz) de alta energía. Y esta no es una tarea fácil. Mientras que los fotones ópticos –que conforman la luz que vemos– "rebotan" en un espejo tal como en un telescopio convencional, en el caso de los fotones de rayos-X estos traspasan o son absorbidos por un espejo. Lo que hace NuSTAR es utilizar delgadas planchas de metal para cambiar ligeramente el ángulo de estos fotones de rayos-X y luego enfocarlos sólo a unos metros de distancia donde son detectados. Conseguir esto requirió llevar hasta una altura de unos 600 kilómetros un satélite de 350 kilogramos que completamente desplegado mide más de 10 metros. Y todo eso con un presupuesto de menos de 200 millones de dólares.

En el caso de los choques de galaxias que estudiamos, descubrimos que los niveles de oscurecimientos son equivalentes a cubrir los agujeros negros por una pared de ladrillos

Ezequiel Treister
Gracias a este observatorio podemos ver la emisión en rayos-X que proviene de procesos violentos –tales como la absorción de gas y polvo por parte de un agujero negro gigante en el centro de una galaxia– , aunque estén completamente oscurecidos. En el caso de los choques de galaxias que estudiamos, descubrimos que los niveles de oscurecimientos son equivalentes a cubrir los agujeros negros por una pared de ladrillos. Esto que explica por qué no habíamos sido capaces de "verlos" anteriormente. Por otro lado, este descubrimiento implica que los agujeros negros comienzan a crecer mucho antes y por un período de tiempo más largo de lo que antes pensábamos. También nos dice que son capaces de crecer mucho más de lo que esperábamos durante un choque de galaxias. Esto nos ayuda a responder una de las grandes incógnitas que rodean a estos objetos: cómo son capaces de crecer hasta encerrar cantidades de materia varios miles de millones de veces la masa del Sol concentradas en un tamaño no mucho más grande que el de nuestro sistema solar.

Por supuesto no fue el único descubrimiento de NuSTAR desde que fue lanzado al espacio el 13 de junio de 2012. Con él se estudió desde la emisión de altas energías del Sol, las interacciones entre estrellas binarias, la creación de elementos radioactivos en explosiones estelares hasta la formación de nuevas estrellas en galaxias lejanas, por dar algunos ejemplos. Y esto sólo en los primeros cuatro años de una misión que esperamos siga activa por al menos una década. ¡Sigamos entonces obteniendo radiografías del universo!

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